• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.120-131
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• 2011

하수처리장 방류수를 추가로 처리하여 하천의 수질을 개선하려는 노력의 일환으로 범람/휴지식 홍수터여과에 대한 파일럿 규모의 실험을 수행하였다. 대상토양은 낙동강의 구미, 대구, 그리고 김해에서 얻었으며, 각 토양별로 운전경과에 따른 침투율 감소현상과 여러 침투율에서 각종 오염물질의 여과거리에 따른 제거율을 조사하였다. 실험결과 운전시간이 경과함에 따라 표층에서 폐색이 점차 발달하였고 이에 따라 침투율이 지수함수적으로 감소하였다. 표층의 폐색제거에 필요한 주기는 모든 토양에서 2주 이상이었고, 안정적인 침투율은 구미토양의 경우 5 m/day, 대구와 김해 토양의 경우에는 1 m/day이었다. 불포화대에서는 여과거리 증가에 따라 용존산소의 농도가 오히려 증가하여 범람/휴지를 번갈아 적용하는 방식이 토양을 호기환경으로 유지하는데 효과적임을 알 수 있었다. 모든 토양에서 침투율이 증가하여도 여과거리에 따른 오염제거특성은 거의 일정하였다. BOD와 탁도는 모든 토양의 여과거리 1.2 m에서 대부분 제거가 가능하였으며, COD는 3.6 m 여과에서 30% 이상 제거되었고 여과거리가 증가하면 그 제거율이 다소 향상될 것으로 예상되었다. 모든 토양의 표층부근에서 질산화반응이 진행되었으나 실험된 여과거리에서는 질소의 제거가 거의 없었다. 구미토양에서는 인 제거율이 낮았으나 다른 토양에서는 인 제거율이 상당하거나 매우 높아서 본 공법을 잘 활용하는 경우 하천수질을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.133-145
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• 2010

본 연구에서는 강우에 기인하는 산사태에 의한 토사발생특성을 분석하였다. 이를 위해 1차원 불포화 지하수해석을 수행하여 강우에 따른 토양수분의 거동을 추정하였으며, 무한사면해석법을 이용하여 토양수분상태에 따른 유역단위 사면안정해석을 수행하였다. 사면안정해석에는 산사태의 발생 및 파괴깊이에 영향을 주는 토양심 및 여러 식생인자들을 함께 고려하였다. 파괴사면의 회복기간을 고려하여 연별토사발생량을 계산한 결과, 1963, 1970, 2002년에 유역 내에서 많은 양의 토사가 발생하였음을 알 수 있었다. 위성영상을 이용한 모의결과의 검증결과, 분석에 사용한 매개변수의 불확실성에 기인하여 위성영상과 모형을 이용한 결과에서 나타나는 산사태 발생위치에는 다소 차이를 보이는 것을 알 수 있었다. 하지만, 오봉댐유역을 왕산천과 도마천 유역으로 구분하는 경우, 이 둘 소유역 단위의 결과는 약 20% 전후의 오차를 가지는 것을 알 수 있었고, 전체유역에 대하여 비교하면 약 4%의 오차만을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 위성영상을 이용한 토지피복분류과정상의 오차, 토지피복자료를 이용한 산사태 발생지역 구분과정상의 오차, 아울러 모형의 오차 등을 고려할 때, 이러한 오차는 매우 미미한 수준인 것으로 판단되며, 이를 통해 모형의 적용성을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권7호
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• pp.544-551
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• 2011

본 연구의 목적은 미국 환경보호청에서 개발한 확률적 정량모델인 VIRULO 모델의 구성과 특성을 분석하는 것이다. 이 모델은 몬테카를로 방법을 이용하여 수리지질학적 차단벽으로써 토양의 바이러스 저감능을 평가할 수 있는 모델이다. 모델에 사용된 지배방정식은 크게 불포화 지역에서의 물의 흐름식과 바이러스의 이동식으로 구성되어 있다. 사용되는 파라미터들 중, 물의 흐름과 관련된 파라미터는 11종류의 토양에 대하여 UNSODA 데이터베이스로부터 얻어진 것 들이며, 바이러스와 관련된 파라미터 값들은 다섯 종류의 바이러스에 대하여 문헌조사를 통해 정리된 것이다. 모델은 목표로 하는 바이러스 저감 역치값과 특정 조건에서 몬테카를로 모사를 통해 얻어진 토양의 바이러스 저감인자를 비교하여, 목표로 하는 바이러스 저감 역치값에 도달하지 못하는 확률을 결정한다. 그리고, 몬테카를로 모사횟수와 목표 역치값에 도달하지 못한 횟수를 결과물로 제시한다. 11개의 USDA 토양을 대상으로 바이러스 저감을 평가한 결과, 양질사토와 모래의 바이러스 저감능이 점토나 미사 계열의 토양에 비하여 상당히 떨어지는 것으로 평가되었다. 5종의 바이러스를 대상으로 저감을 비교한 결과, 바이러스 간에 저감 정도에 차이가 있는 것으로 나타났으며, 그 중 폴리오바이러스의 저감 정도가 가장 큰 것으로 분석되었다. 그리고, 토양 함수량이 증가함에 따라 토양의 바이러스 저감능이 급격하게 감소하였으며, 토양의 깊이가 증가함에 따라 바이러스 저감능이 비선형적으로 증가하였다. 본 연구에 의하면, VIRULO 모델은 지중환경에서의 바이러스 위해성 평가에 사용될 수 있는 유용한 스크리닝 도구로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.1-8
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• 2008

토양증기추출공법(SVE)은 불포화 지반상태에서 휘발성 유기화합물(VOCs)과 유류오염 물질을 제거하는데 효과적이고 경제적인 공법중의 하나이다. 그러나 토양증기추출공법은 투기계수가 1 Darcy보다 작은 실트질 흙과 같이 낮은 투기계수를 가진 지반에서는 비효율적이다. 본 연구의 목적은 연직배수재를 토양증기추출기술중 관정으로서의 적용성과 공기 흐름 패턴에 대한 해석적 방법이다. 즉, 연직배수재를 이용한 실내 모형실험의 공기 추출 시험 결과를 바탕으로 하여 단일 배수재로서의 수치해석 모델을 검증하였다. 또한, 추출 시험결과로 투기계수를 결정하여 단순 분석적 접근의 유효성도 평가하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제26권1호
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• pp.1-7
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• 2021

Air-water interfacial area is of great importance for the analysis of contaminant mass transfer processes occurring in the soil systems. Capillary bundle model has been proposed to estimate the specific air-water interfacial areas in unsaturated soils. In this study, the measured air-water interfacial areas of a soil (loam) using the gaseous interfacial tracer technique were compared to those from capillary bundle model. The measured values converged to the specific solid surface area (7.6×104 ㎠/㎤) of the soil. However, the simulated air-water interfacial areas based on the capillary bundle model deviated significantly from those measured. The simulated values were substantially over-estimated at low end of the water content range, whereas the model under-estimated the air-water interfacial area for the most of the water content range. This under-estimation is considered to be caused by the nature of the capillary bundle model that replaces the soil pores with a bundle of glass capillaries and thus no surface roughness at the inner surface of the capillaries is taken into account for the estimation of the air-water interfacial area with the capillary bundle model. Subsequently, appropriate correction is necessary for the capillary bundle model to estimate the air-water interfacial area in soils. Since the soil-moisture release curve data is the basis of the capillary bundle model, the model can be of use due to its simplicity, while the gaseous tracer technique requires complicated experimental equipment followed by moment analysis of the breakthrough curves. The size distribution profile of the pores filled with gas estimated by the water retention curve was found to be similar to that of particle size at different size range. The shifted distribution of gas-filled pores toward smaller size side compared to the particle size distribution was also found.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.412-412
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• 2022

지속가능한 물관리를 위해서는 강우, 수문학적 반응의 동적 순환과 생공업 및 농업 기반시설과 같은 관리 조치에 사용되는 물을 포함한 가용수(Available Water)의 시공간적 영향을 파악할 수 있어야 한다. 가용수의 구성요소를 파악하기 위해 블루워터와 그린워터의 개념이 제안되었다. 블루워터는 강수로 인해 형성된 지표수, 지하수 및 호수·저수지의 저류량을 포함하며, 그린워터는 강수로부터 불포화 토양층에 저장된 토양수분과 수역, 초목에서 대기 중으로 방출되는 증발산을 말한다. 블루워터와 그린워터를 산정하기 위해서는 동적 수자원과 인적 요소에 의존되는 수자원을 정확하게 구별해야 하며 물 가용성 평가를 용이하게 하는 통합 기반 개념의 수문학적 모델이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 5대강을 대상으로 각 유역의 가용수량의 변화를 파악하기 위해 각 유역별 블루워터와 그린워터를 평가하고자 하였다. 5대강 유역의 장기간 변화와 광범위한 분석을 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 수문모델링 결과를 활용하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 수문 검보정을 위해 전체 기간(2005~2020) 중 모형의 보정(2005~2009) 및 검증(2010~2017)기간을 설정하였으며, 각 유역의 다목적댐과 다기능 보의 실측방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였다. 검보정된 SWAT 결과를 활용하여 블루워터와 그린워터를 분류하였으며 가용수량을 평가하는 방법을 제시하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.33-36
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• 2007

최근 들어 preferential flow같은 현장조건의 불균질한 매질을 이동하는 지하수 거동해석에 이류 분산 방정식을 적용하는데 많은 문제점들이 제기되어 왔다. 이에 따라 Kim 등(2005)은 최소한의 모형인자로 preferential flow 경로를 통한 토양지하수의 흐름을 예측할 수 있는 간단한 모형을 개발한 바 있다. Kim 등(2005)이 제시한 Generalized Preferential Flow Model(GPFM)은 토양을 표층주변의 분배 층(distribution layer)과 그 밑의 운반구역(conveyance zone)으로 나누어 거동을 예측하고 있다. 본 연구에서는 GPFM을 간단히 소개하고 기존의 다른 실험결과에 적용한 후 이류분산방정식(CDM)과의 비교를 통해 모형을 검증해 보고자 하였다. 기존에 발표된 두 개의 실험값에 GPFM을 적용해본 결과, GPFM은 세 가지 인자-유효함수비, 유속, 분산계수-를 입력하여 silty 및 sandy loam 토양 내 추적자의 파과곡선을 잘 예측하였다. CDM을 이용한 예측 값과 비교한 결과 GPFM과 CDM 모두 실제 관측된 파과곡선과 일치된 경향을 보였으나, GPFM에 의해 추측된 인자들이 더 현실적으로 가능한 값을 나타내었다. 인용된 두 실험값에 GPFM을 적용할 경우 예측 값에 가장 영향을 끼친 인자는 유효함수비로 나타났는데, 이는 Kim 등(2005)이 같은 종류의 토양에서 유속이 GPFM의 결과에 가장 영향을 끼쳤다고 보고한 것에 비해, 다른 성질의 토양에서는 유효 함수비가 가장 결정적인 인자임을 보여준다. 본 연구를 통해 GPFM이 이용하기가 쉽고 여러 가지 현장조건에 적용성이 높아 preferential flow 경로를 통한 토양지하수의 흐름을 예측할 수 있는 유용한 도구임을 확인하였다.

• 지질학회지
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• 제54권5호
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• pp.545-556
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• 2018

본 연구에서는 강원도 양구군 해안면에서 토양수분 관측과 수치 모델링을 이용하여 강우에 따른 잠재 지하수 함양량을 정량적으로 추정하였다. 토양수분 모니터링을 위해 깊이별(30, 60, 90 cm)로 토양수분 센서를 4지점(YHS1-4)에 설치하였으며 YHS3 주변에 자동기상관측 장비도 설치하였다. 토양수분 모니터링 기간은 2017년 3월 25일부터 2018년 3월 25일까지이며 기상관측 기간은 2016년 5월 6일부터 2018년 5월 6일까지이다. HYDRUS 1D 프로그램을 이용하여 우기인 2017년 6월부터 8월까지 수치해석을 수행하였다. 토양수분 모니터링 기간 동안 평균 토양수분함량은 YHS3에서 $0.300-0.334m^3/m^3$로 전반적으로 높았으며 YHS1에서 $0.129-0.265m^3/m^3$의 가장 낮은 수분 함량 범위들을 보였다. 토양수분 이동 모델링 결과 현장 관측 값과 모델링 값은 유사하였으나 피크 값들이 모델링 결과가 큰 것으로 나타났다. 관측 및 모델링 자료의 상관분석 결과 r, $r^2$, RMSE는 각각 0.88, 0.77, 0.0096으로 높은 상관성 및 낮은 오차율을 나타냈다. 모델링 설정기간 동안 500 cm 깊이에서의 총 잠재 지하수 함양량은 744.2 mm로 나타났다. 이는 2017년 강수량(1,214 mm)의 61.3%가 함양된 것으로 나타났다. 연구지역의 잠재 지하수 함양량은 높은 것으로 나타났으며 불포화대를 통한 지하수 함양 추정연구에 유의미한 결과 값을 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 지질공학
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• 제29권2호
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• pp.99-112
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• 2019

강수가 불포화대를 통해 침투하는데 관여되는 요소는 지형, 지질, 토성, 강우강도, 기온, 식생 등의 영향을 복합적으로 받으므로 실제 발생하는 침투현상은 시 공간적으로 큰 차이를 보인다. 토양의 침투능력은 지하수의 함양량 및 지표수의 이동 유출을 파악하는데 중요한 인자이고, 특정 유역 또는 지역에 따른 토성과 지질의 유형 및 토지이용형태에 따라 침투능이 다르게 나타난다. 본 연구에서는 제주도 중산간 지역인 EL. 50~300 m 임야 및 농경지를 대상으로 강우가 토양을 통해 지하수로 함양되는 중산간 지역에서 토양침투시험을 실시하였으며, 분석결과를 이용하여 Jeong et al. (1995) 및 NAS (2007)가 제시한 4개의 토양군에 따른 투수성을 분석한 결과 NAS (2007) 분류법이 제주도 중산간 지역에서는 신뢰성이 높은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제주도 중산간 전 지역에 대한 토양별 침투실험을 실시하여 기존의 분류 방법과 비교, 검토함으로서, 향후 제주도의 지표 함양량 평가, 수리특성 평가 시 참고 지침이 될 것으로 기대한다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1825-1832
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• 2000

유류화합물(디젤)로 오염된 불포화층 토양에 대한 현장오존복원공정의 기초연구로, 토양조건에 따른 오존의 이동과 분해, 디젤과의 반응경향을 조사하였다. 건조상태에서 유기물을 제거한 모래와 glass beads 충진컬럼에서 기상 오존의 분해를 조사한 결과 일차반응으로 가정시 반응 속도상수값(k)이 각각 $9.9{\times}10^{-3}s{^{-1}}$와 $4.3{\times}10^{-4}s{^{-1}}$로 나타나 모래의 경우 철 (Fe), 망간(Mn) 성분 등의 촉매작용으로 25배 가량 반감기가 짧은 것을 확인할 수 있었다. 디젤로 오염시킨 현장 토양과 모래를 컬럼에 충진하여 동일조건하에서 오존주입시 토양입자의 크기와 유 무기물의 함량 차에 의한 오존이동상에 지체효과 및 소모량의 차이를 관찰하였고, 50mL/min의 유속에서 공기만을 주입시 DRO(diesel range organic) 기준 초기 디젤총량($800{\pm}50mg/kg$)의 30%가 제거된데 비해 오존을 6mg/min으로 16시간 주입한 결과 각각 80% 이상이 제거되었다. 오존주입시간에 따라 컬럼의 유출 입부에 잔류하는 TPH(total petroleum hydrocarbon)와 DRO 중 aliphatic계열 8개 물질들의 농도를 비교/분석한 결과, 낮은 탄소수 물질들로의 전환과정을 거쳐 유체의 흐름에 따라 컬럼 밖으로 이동됨을 확인하였고, 토양내 수분함량은 오염 토양복원에 오존을 적용시 중요한 인자임을 확인하였다.